【技术实现步骤摘要】
【国外来华专利技术】CMOS图像传感器及其方法
本专利技术涉及一种图像传感器系统,并且具体地涉及实现伴随全局快门的全帧数字相关双采样的有源像素CMOS图像传感器。
技术介绍
数字图像捕获设备使用图像传感器将入射光能量转换成电信号。区域图像传感器包括被称为像素的光传感元件的二维阵列。阵列中的每个像素都与透镜系统一起工作以对场景的局部区域内的入射光做出响应,并产生描述该场景的局部特征的电信号。来自光传感元件的输出被转换成数字形式,并被数字地存储,以形成表示该场景的原始数据。原始数据可以通过图像处理器处理来产生呈现的数字图像。图像传感器的设计包括电荷耦合器件(CCD)、互补金属氧化物半导体(CMOS)图像传感器和数字像素系统(DPS)传感器。CCD图像传感器在现代设计中不是优选的,部分因为CCD典型地消耗较高水平的功率,并且要求相对复杂的模拟前端电路。CMOS图像传感器消耗较低水平的功率,并且包括提供数字输出像素值的内置模拟到数字转换器。DPS图像传感器使用CMOS工艺制造,其中电路设计提供对每个像素的曝光的单独控制。因此,DPS传感器可以被设计成提供高水平的动态范围性能。另外,CMOS图像传感器在像素阵列的外部进行模拟到数字转换,典型地使用基于列的模拟到数字转换。另一方面,DPS图像传感器实现像素级别的模拟到数字转换,其中,对每个像素或像素阵列中的一组像素提供模拟到数字转换器,从而在每个像素处产生数字输出像素值。有源像素CMOS图像传感器被设计成包括在每个像素处的控制晶体管,用于控制光电检测器中的光子积分,控制重置以及为像素提供转换增益。有源像素CMOS图像传感器可以支持滚动快门 ...
【技术保护点】
一种图像传感器件,包括:光传感元件的二维阵列,每个光传感元件包括光电二极管和多个控制晶体管,每个光电二极管产生指示照射在光电二极管上的光的强度级别的输出信号,并且所述多个控制晶体管被配置为控制光传感元件阵列的重置、电荷传输以及行选择操作;定时和控制电路,被配置为生成阵列中的每个光传感元件中的多个控制晶体管的控制信号,所述控制信号控制所述光传感元件阵列的重置、光积分、电荷传输和读出操作;一个或者更多的模拟到数字转换器,被耦合到所述光传感元件阵列的列并且被配置为对从所述光传感元件阵列读出的输出信号进行数字化以产生数字输出像素值;以及存储器,被配置为存储至少一帧的数字输出像素重置值,其中,所述定时和控制电路用于基本同时地重置阵列中的光传感元件,并且读出与所述光传感元件相关联的像素重置值,所述像素重置值被存储在所述存储器中;并且,所述定时和控制电路还用于控制所述光传感元件阵列基本同时地并且以基本相同的持续时间对入射光进行积分,并且读出与所述光传感元件相关联的光相关像素值;并且其中,从阵列中的每个光传感元件的对应光相关像素值中消除像素重置值以产生相关双采样(CDS)校正数字输出像素值。
【技术特征摘要】
【国外来华专利技术】2012.03.30 US 13/435,0711.一种图像传感器件,包括:光传感元件的二维阵列,每个光传感元件包括光电二极管和多个控制晶体管,每个光电二极管产生指示照射在光电二极管上的光的强度级别的输出信号,并且所述多个控制晶体管被配置为控制光传感元件阵列的重置、电荷传输以及行选择操作;定时和控制电路,被配置为生成阵列中的每个光传感元件中的多个控制晶体管的控制信号,所述控制信号控制所述光传感元件阵列的重置、光积分、电荷传输和读出操作;一个或者更多的模拟到数字转换器,被耦合到所述光传感元件阵列的列并且被配置为对从所述光传感元件阵列读出的输出信号进行数字化以产生数字输出像素值;以及存储器,被配置为存储至少一帧的数字输出像素重置值,其中,所述定时和控制电路用于通过全局信号基本同时地重置阵列中的所有光传感元件,并且在所述光传感元件对入射光进行积分的时间段期间逐行地读出与所述光传感元件相关联的像素重置值,所述像素重置值被存储在所述存储器中;并且,所述定时和控制电路还用于控制所述光传感元件阵列基本同时地并且以基本相同的持续时间对入射光进行积分,并且读出与所述光传感元件相关联的光相关像素值;并且其中,从阵列中的每个光传感元件的对应光相关像素值中消除像素重置值以产生相关双采样(CDS)校正数字输出像素值。2.如权利要求1所述的图像传感器件,其中,从对应光传感元件的光相关像素值中减去每个光传感元件的重置像素值,以产生该光传感元件的CDS校正数字输出像素值。3.如权利要求1所述的图像传感器件,其中,使用每个光传感元件的重置像素值和对应光传感元件的光相关像素值作为在将光电二极管的电压表示为时间函数的直线上的两个点,并且其中,基于沿所述直线的内插或外插来计算所述CDS校正数字输出像素值。4.如权利要求1所述的图像传感器件,还包括:相关双采样控制和消除电路,被配置为产生控制信号给所述存储器以获取所存储的数字输出像素重置值,并且执行从光相关像素值中消除像素重置值以产生所述CDS校正数字输出像素值。5.如权利要求1所述的图像传感器件,其中,所述光传感元件阵列和所述存储器形成在相同的集成电路上。6.如权利要求1所述的图像传感器件,其中,所述光传感元件阵列形成在与其上形成有所述存储器的第二集成电路分离的第一集成电路上。7.如权利要求4所述的图像传感器件,其中,所述光传感元件阵列、所述存储器以及所述相关双采样控制和消除电路形成在相同的集成电路上。8.如权利要求4所述的图像传感器件,其中,所述光传感元件阵列形成在与其上形成有所述存储器以及所述相关双采样控制和消除电路的第二集成电路分离的第一集成电路上。9.如权利要求1所述的图像传感器件,其中,每个光传感元件包括四个控制晶体管,包括:传输门晶体管,被配置为在被置位时将所述光电二极管上的电荷传输到浮置扩散区;重置晶体管,被配置为在...
【专利技术属性】
技术研发人员:T艾尔斯,FT布拉迪,J康,PW王,
申请(专利权)人:匹克希姆公司,
类型:发明
国别省市:美国;US
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